多方案邻机加热系统在超超临界百万火电机组中的综合应用

多方案邻机加热系统在超超临界百万火电机组中的综合应用

韩辉 张学敏

（深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司 广东 深圳）

摘要：在临机负荷条件允许的情况下，通过将运行机组高温凝结水输送至启动机组以提升启动机组除氧器水温，或直接利用运行机组高温辅汽加热启动机组除氧器来提升除氧器水温，以及将运行机组二段抽汽部分送至启动机组#2高加，尽可能提高启动机组给水温度，从而实现启动机组在不点火的情况下完成锅炉的热态冲洗，达到优化锅炉启动条件、缩短启机时间、降低启机油耗以及减少锅炉氧化皮生成和脱落的目的。

关键词：超超临界 直流炉 机组启动 邻机加热

1、概述

超超临界直流锅炉由于汽水参数高，对汽水品质有着严格的控制要求。机组在启动过程中需要对锅炉进行冷、热态冲洗，目的是清洗给水管道、省煤器、水冷壁及汽水分离器等相关管道，将沉积附着在管道上的杂质、盐分及氧化皮冲洗干净。深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司2×1050MW机组采用多种邻机加热系统综合应用，实现了锅炉在不点火的情况下完成机组的热态冲洗，达到了优化锅炉启动条件、缩短了启机时间、降低了启机油耗，同时改善了启机初期炉膛燃烧环境，增强了锅炉启动安全性，降低了锅炉氧化皮生成和脱落的风险。

2、邻机加热系统方案

深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司2×1050MW机组锅炉采用哈尔滨锅炉厂HG-3100/28.25-YM4型锅炉，型式是超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型锅炉，反向双切圆燃烧方式。汽轮机采用上海汽轮机厂N1050-27/600/600（TC4F）型汽轮机，型式是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机、采用九级（原上海汽轮机补汽阀接口改造成0号高压加热器）回热抽汽。

本锅炉冷态冲洗时锅炉上水温度推荐30~70℃，热态冲洗要求分离器温度在180±10℃，分离器压力1MPa，并保持温度压力稳定。当省煤器入口水质Fe3+<50μg/L，启动分离器出口水质Fe3＋＜100μg/L、Si02＜30μg/L、电导＜0.5us/cm、溶氧＜10ug/L时，锅炉热态冲洗完成。

两台机组均采用多种方案综合运用的邻机加热系统，利用运行机组高温凝结水或高温蒸汽直接提高启动机组给水温度，达到不点火的情况下完成启动机组的热态冲洗。

具体实施有如下4种方案：

2.1、#5低加出口联络方案

本方案通过将运行机组#5低加出口高温凝结水输送至启动机组#5低加出口凝结水管道来提升除氧器水温，联络管道采用2道手动隔离门进行手动调节，图1是该方案的示意图。实际运用中，由于凝结水联络管道取自两台机组的除氧器入口管道，两台机组除氧器入口水温随着运行机组负荷的升高偏差增大，且启动机组初期除氧器处于常压状态，运行机组除氧器入口水温超过启动机组除氧器对应压力的饱和温度，运行机组高温高压的凝结水进入低温常压的启动机组除氧器，造成联络管道振动大，无法有效投运，加热效果较差。

图1 #5低加出口联络方案示意图

2.2、低省出口联络方案

为充分利用运行机组高温凝结水且避免出现#5低加出口联络方案中管道振动问题，深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司改造增加了低省出口联络方案。该方案通过两台机组低省出水管道增加凝结水低温联络管，具体系统示意图如下图2。同时为改善凝结水联络管投运中存在管道振动的现象，利用调门的良好调节特性来消除或降低管道的振动。

图2 低省出口联络方案示意图

实际运用过程中，在运行机组负荷达到80%以上时，低省出口至#6低加入口凝结水温度能达到90℃以上，可有效提高启动机组除氧器进水温度约26℃以上，且避免了#5低加出口联络方案的管道振动问题。#6低加入口水温及除氧器入口水温与其调门开度关系如下图曲线。但在运用过程中，容易造成运行机组补水量大，启动机组凝汽器液位高频繁放水造成除盐水浪费，现已针对该问题进行系统升级改造，通过增加两台机组热井高水位放水联络，将启动机组的凝结水打至运行机组的锅炉疏水箱，待水质合格后进行回收，避免除盐水的浪费。

2.3、除氧器加热方案

深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司#1、#2机组除氧器分别有两路汽源：四段抽汽和辅汽加热。正常运行中除氧器跟随四抽滑压运行，辅汽加热只在机组启动过程中利用辅汽汽源对除氧器进行加热保证上水温度。两台机组辅汽联箱分别有两路汽源：四段抽汽和冷再供汽。正常运行时，各辅汽联箱冷再供辅汽联箱调门设定值为0.55MPa，当四抽压力低于0.55MPa时，辅汽联箱汽源逐步切换至冷再供应。两台机组辅汽联箱采用联络管连接，具体系统示意图如下图3。正常运行时保持一道隔离门开启、另一道隔离门关闭状态，同时联络管道进行定期疏水，保持热备用状态。

图3 除氧器加热方案示意图

正常运行中，无邻机的情况下启动机组辅汽联箱采用启动锅炉供汽，有邻机的情况下，启动机组辅汽联箱通过联络取用运行机组辅汽联箱蒸汽。机组启动过程中，邻机辅汽联箱冷再供汽调门设定值修改为0.9~0.95MPa，保证启动机组辅汽联箱供汽，以提升启动机组除氧器温度。在启动机组除氧器建立压力后，除氧器温升可达到100℃以上。启动机组除氧器压力、温度与辅联至除氧器加热调门开度关系如下图曲线。投运过程中启动机组除氧器可能短时存在温度与压力不匹配造成除氧器汽化沸腾引起除氧器振动，可通过辅联至除氧器加热调门来控制升温升压速率，达到温度与压力匹配，消除除氧器振动。

2.4、高辅联箱加热方案

深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司2×1050MW机组二段抽汽取自高压缸排汽（100%THA工况下，流量：299.76t/h，压力：5.699MPa，温度：360.5℃），将运行机组二段抽汽部分通过高辅联箱送至启动机组#2高加直接加热给水，并将其启动机组#2高加疏水倒至除氧器进一步利用其热源提升除氧器水温。其方案示意图如下图4。

图4 高辅联箱加热方案示意图

实际操作过程中，机组二抽的压力、温度与负荷对应关系如下表。随着机组负荷下降，二抽汽温影响不大，但抽汽压力下降明显，将直接影响邻机加热的供汽量。为保障邻机加热系统有效投入，较以往经验，邻机需保持80%以上负荷，且邻机负荷越高，邻机加热效果越明显。

同时当给水流量低于500t/h时，禁止投运#2高加汽侧，可通过上述三种方案优先提高除氧器温度控制给水温度。待汽泵运行正常，且给水流量达到500t/h后可逐步投运#2高加汽侧，严格控制温升速率≯3℃/min，控制#2高加抽汽温度避免超限（设计值395℃），#2高加给水温升按照60~80℃控制（设计温升100℃）。在邻机负荷满足的条件下，可实现#2高加出口温升150℃以上，达到最佳加热效果。其实际加热效果如下图曲线。

实际应用过程中，综合考虑邻机的负荷情况，通过以上四种方案的综合应用，控制各阶段的温升速率及压力与温度的匹配在合适范围内，可有效提升省煤器入口给水温度至210℃以上，最终保证分离器温度稳定在180℃左右，压力维持在1MPa左右，达到不点火情况下实现启动机组的热态冲洗。其省煤器入口给水温升与分离器温升如下图曲线。

3、投运邻机加热的收益分析

3.1、安全收益分析

投运邻机加热后，在锅炉不点火前，炉膛由给水热量逐步烘热，管壁温度上升速率平稳可控，有效降低了在锅炉低负荷投油燃烧过程中造成的热偏差及部分管壁温度的大幅度波动，可有效控制氧化皮的生成和脱落。同时，热态冲洗后炉膛温度已到达一定数值，对后期点火及改善锅炉低负荷燃烧有良好的促进作用，可改善锅炉低负荷燃烧不充分现象及煤、油混烧而造成的尾部烟道二次燃烧的风险，且减少了机组启动阶段空预器的低温腐蚀，有效保证了设备的安全运行。

3.2、环保收益分析

对比我厂历年机组启动数据，同等工况下，有邻机加热比无邻机加热机组启动仅热态冲洗阶段就可以节约时间近3h，可有效减少启机过程中的NOX、SO2、粉尘等污染物的排放。同时投入邻机加热可减少脱硝的投入时间，减少NOX排放，提前获取超低排放环保电价。

3.3、经济收益分析

机组点火前已完成热态冲洗，节约热态冲洗时间约3h，期间可节约柴油近30t，燃煤100t，柴油日单价按8000元/t，标煤日单价按1025元/t，因燃料产生的费用为：

（30×8000+100×1025）/10000=34.25万元

机组点火前，六大风机、电除尘及浆液循环泵均可以不投入运行，期间可节约电耗25万kW•h，按同期广东省内火力发电成本约为0.3元/kW•h计算，因此产生的电耗费用约为：

25×10000×0.3/10000=7.5万元

同时，机组至少可提前3h并网发电，多发电量约120万kW•h，按同期广东省内火力发电收益约为0.12元/kW•h，因此产生的收益约为：

120×10000×0.12/10000=14.4万元

则采用邻机加热启动方式直接经济收益为：

34.25+7.5+14.4=56.15万元。

以每年平均2次启机计算，每年可产生直接经济收益约为112.3万元。

我厂采用大油枪点火启动，过多使用燃油将严重影响吸收塔浆液品质，造成后期机组脱硫效果差，脱硫电耗将明显增加。同时考虑到在无邻机加热的情况下，通过启动锅炉供汽，其操作时间及其管道预暖时间一般按8h控制，将消耗大量燃油。按往年由启动锅炉供汽启机，单启动锅炉耗油量在100~120t左右。从机组启动准备至热态冲洗结束，通过邻机加热方式实现热态冲洗可节约启机时间近11h，大大降低了燃油消耗。

4、结语

1000MW超超临界直流锅炉，可采用多种方案协同并用的邻机加热系统，通过切实有效的运行操作，达到不点火情况下实现锅炉的热态冲洗，有效改善了机组冷态启动条件，提高了锅炉启动安全性，缩短了机组启动时间，降低了机组启动过程中的油耗，同时降低了锅炉氧化皮的产生及脱落风险，在现役或新建燃煤机组，包括亚临界、超临界以及超超临界机组均适用，具有较大的推广价值。

参考文献：

[1]深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司企业标准. 深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司主机规程. 深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司2023.11

[2] 深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司企业标准. 深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司发电部运行管理措施——机组带邻机加热冷态启动安全运行. 深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司2024.02